Hva er det de vil?

For å forstå andre er det nyttig å vite hva de vil. Når jeg intervjuer en person som har søkt om jobb hos meg, spør jeg alltid: «Hvor er du om 5 år, hvis alt går som du vil?». Om jeg hadde kunnet stille det samme spørsmålet til mikrobene som omgir meg, er det ikke sikkert at jeg ville ha likt svaret.

Det finnes i prinsippet tre ulike typer mikrober: Virusbakterier, og en eller flercellete parasitter. For enkelhets skyld har jeg hittil på bloggen ikke skilt mellom ulike mikrober. Men for å forstå hvordan kroppen forsvarer seg mot mikrober, er det nødvendig å vite litt om hva som kjennetegner de ulike typene.

Richard Dawkins beskrev i sin bok «The selfish gene» hvordan alle organismer fungerer som overlevelsesmaskiner for genene som lager dem. Genenes mål er evigheten. De genene som lager de mest effektive overlevelsesmaskinene (les organismene), har størst mulighet for å få kopiert seg selv til nye generasjoner av overlevelsesmaskiner. Mikrober kan derfor tenkes på som ulike overlevelsesmaskiner for gener, hvis eneste mål er å kopiere seg selv.

Et virus sprøyter inn sitt DNA i en celle, og få laget nye kopier av seg selv. Vertcellen oppdager fremmed DNA, det stimulerer produksjon av interferoner som virker på vertcellen selv og på nabocellen. Interferon endrer cellene så virus ikke så lett kan kopiere seg selv.

Et virus sprøyter inn sitt DNA i en celle, og får laget nye kopier av seg selv. Vertcellen oppdager fremmed DNA, det stimulerer produksjon av interferoner som virker på vertcellen selv og på nabocellene. Interferon endrer cellene så virus ikke så lett kan kopiere seg selv.

Virus er en av de enkleste overlevelsesmaskinene vi kjenner. Virus inneholder noen få gener, som gir oppskriften til proteinkappen og andre nøkkelegenskaper som viruset trenger for å mangfoldiggjøre seg. I motsetning til bakterier og parasitter kan ikke virus lage byggematerialene sine selv, men må snylte på andre overlevelsesmaskiner. Det skjer ved at viruset fester seg på overflaten av en celle og sprøyter genene sine inn i den. Virusgenene kan være enten DNA eller RNA. Vertscellens kjemiske maskineri vil kopiere virusgenene og lage nye virusproteiner. Virusgenene vil så bli pakket inn i nylagete viruskapper, og nye virus vil bli sluppet ut av vertscellen, klare til å innta en ny overlevelsesmaskin. I denne prosessen kan vertscellen bli forstyrret eller ødelagt. Det er derfor ganske sannsynlig at vertscellens interesser ikke er sammenfallende med virusets interesser.

Virus og vertscellen illustrerer godt Richard Dawkins beskrivelse av «egoistiske gener». Fordi vertscellens gener er like egoistiske som virusgenene, har vertsceller utviklet mange måter å oppdage og forsvare seg mot virus på. Bakterier har for eksempel spesielle enzymer som klipper i fremmed, men ikke eget, DNA. Når virus-DNA kommer inn i bakterien, vil det kunne bli delt i mindre biter, slik at virusproteinene ikke kan bli laget.

I motsetning til i bakterier, er våre gener plassert i en egen avdeling i cellen, i cellekjernen. Cellekjernen er omgitt av en fetthinne, som skiller innholdet i kjernen fra resten av cellen. Siden virus-DNA er kjemisk likt vårt eget DNA, er det derfor selve lokaliseringen av DNA på uventet sted i cellen som er varselet om at noe er galt.

Det er i de siste årene kartlagt flere ulike systemer for å oppdage fremmed DNA i cellen. Typisk får dette cellen til å lage og skille ut cellehormoner som melder fra om at cellen er virusinfisert. Slike type-I interferoner virker både på vertcellen selv og på nabocellene, og fører til at alle cellene både skrur ned proteinproduksjonen og begynner å produsere ubrukbare byggesteiner for DNA. Dette vil gjøre det vanskeligere for viruset å infisere nabocellene og starte en ny syklus med genkopiering.

Hva ville viruset svart på spørsmålet: Hvor er du om 5 år? Trolig dette: Da er jeg en pandemi og finnes over hele verden! (Og jeg som intervjuer er her fristet til å legge til at det ofte er dårlig samsvar mellom skyhøye ambisjoner og faktiske muligheter).

Blogginnlegg av Anne Spurkland, publisert 19. juni 2013

Det store matfatet

Jeg er et omvandrende matfat. En storslått samling av energi og byggematerialer, rett og slett en gullgruve for andre levende organismer. Og da tenker jeg ikke på rovdyr, de støter jeg sjelden på. Det er for de utallige mikrobene som omgir meg hele tiden at jeg er en kjemperessurs.

Noen mikrober har allerede funnet seg godt til rette på og inne i kroppen min. Der har de etablert et vellykket samboerskap med meg. Jeg merker lite til disse mikrobene og kan selvsagt ikke se dem med det blotte øye, men de er nyttige. For eksempel kan bakteriene i tykktarmen bryte ned mat som fordøyelsesenzymene våre ikke har klart å bryte ned. Det gir litt ekstra utnyttelse av maten, sånn helt på tampen av fordøyelsen. Til gjengjeld får bakteriene tilgang til energi og næringsstoffer til eget bruk fra meg og maten jeg har spist.

IMG_0337

Vi er hele tiden omgitt av mikrober som oppfatter oss som er kjempestort matfat.

Men i tillegg til disse samarbeidsvillige bakteriene, finnes det en stor mengde andre mikrober som også gjerne vil ha en del av meg og som kroppen min slett ikke har inngått noen samarbeidsavtale med. Hvis slike mikrober slipper til, vil de raskt kunne overta kroppen, på min bekostning. Det er for å hindre at dette skjer at jeg har et immunsystem, som er innstilt på å oppdage og eliminere alle farlige mikrober.

Den store utfordringen i dette katt og mus-spillet er at mikrober har en svært mye kortere generasjonstid enn meg. Det er altså tiden det tar for at en organisme skal forplante seg og få avkom. En typisk bakterie har en generasjonstid på 20-30 minutter, mens mennesker typisk har en generasjonstid på 15-20 år! Det vil si at på noen få timer eller dager har én bakterie gitt opphav til et stort antall nye bakterier, mens vi fortsatt er den samme gamle.

Hver gang en organisme deler seg, vil arvestoffet bli kopiert, slik at avkommet får en full kopi av mor-organismens gener. I forbindelse med kopieringen kan det av og til skje en liten feil, så kopien ikke blir nøyaktig lik. Slike mutasjoner vil ofte være uheldige og gjøre at avkommet blir mindre levedyktig, men noen ganger vil en mutasjon gi et bedre tilpasset avkom. Med en generasjonstid på 20 minutter har mikrober ganske god mulighet for raskt å teste ut ulike mutasjoner, som kanskje gjør det enklere å få tilgang til matfatet jeg representerer. Jeg på min side, må klare meg med de genene jeg har.

Når jeg kan skrive denne bloggposten og drodle om meg selv som matfat for millioner av ulike mikrober, er det fordi jeg er et direkte resultat av alle generasjonene før meg som overlevde mikrobenes forsøk på å overta matfatet de representerte, og som fikk barn som også overlevde og selv fikk barn osv osv.

Sporene etter denne evige dragkampen mellom mikrobene og oss finnes i immunforsvaret. Immunforsvaret kan best forstås som det foreløpige sluttresultatet i alle levende organismers kontinuerlige dragkamp om ressursene. Det er bare vi virveldyr som har et immunforsvar som tilpasser seg omgivelsene individet lever i. Men alle levende celler, til og med bakterier, har ulike former for forsvar som beskytter mot invasjon av mikrober, og som er så robust at mikroben vanskelig slipper under radaren ved hjelp av mutasjoner.

De siste årene har vi fått mye mer innsikt i hvordan immunforsvaret har løst ulike utfordringer som trusselen fra mikroorganismene representerer. Det er rett og slett fascinerende fortellinger om hvordan Goliat med en generasjontid på 20 år har utviklet forsvar mot David med en generasjonstid på 20 minutter.

Bloggpost av Anne Spurkland, publisert 7. juni 2013